Биология

«Незападная история науки: Открытия, о которых мы не знали». Как японский ученый описал структуру атома

Принято считать, что современная наука возникла в Европе примерно в XVI веке. Однако историк Джеймс Поскетт уверен, что уже тогда научно-технический прогресс опирался на обмен идеями ученых со всего мира. В книге «Незападная история науки: Открытия, о которых мы не знали» (издательство «Альпина Паблишер»), переведенной на русский язык Ириной Евстигнеевой, он рассказывает о важных исследованиях неевропейских ученых и о том, какую роль в истории современной науки сыграли империализм, рабство, войны и деколонизация. Предлагаем вам ознакомиться с фрагментом, посвященным японцу, который положил начало атомной физике.

***

В 

Bartholomew, The Formation of Science in Japan, 63 и Koizumi, ‘The Emergence of Japan’s First Physicists’, 82–84.

после реставрации Мэйдзи многие японские ученые внесли важный вклад в развитие современной физики и химии. Но один из них пошел еще дальше: он изменил наше понимание самой природы материи. Хантаро Нагаока, как и другие японские ученые, с которыми мы познакомились в этой главе, был сыном самурая. Он родился в 1865 году и получил представление о европейской науке еще в детстве. Его отец поддержал реставрацию Мэйдзи и в 1871 году по поручению императора отправился в Европу в составе миссии Ивакуры. Миссия преследовала двойную цель. Во-первых, установить дипломатические отношения с другими странами; во-вторых, собрать информацию о европейской науке и промышленности, чтобы, руководствуясь западным примером, запустить программу модернизационных реформ в Японии. Отец Нагаоки был глубоко впечатлен увиденным и привез детям целую библиотеку научных книг, которые купил в Англии. Именно по совету отца в 1882 году Нагаока поступил на физический факультет Токийского университета.

Далее Нагаока

Koizumi, ‘The Emergence of Japan’s First Physicists’, 84–87.

по уже известному нам пути. С 1893 по 1896 год он учился в Германии и Австрии, где познакомился со многими ведущими физиками Европы. Там же под руководством европейских наставников он осуществил свои первые успешные исследования. Как это было принято в интернациональном мире физики того времени, Нагаока публиковал свои научные статьи на английском, французском, немецком и японском языках. Однако он не желал довольствоваться лишь заимствованием достижений европейской науки. Нагаока хотел доказать, что Япония способна стать лидером научного прогресса, как это было в ранний период Нового времени. «Я не хочу следовать по чужим стопам или посвящать свою жизнь ввозу научных знаний из-за рубежа», — писал он. В частном общении Нагаока еще откровеннее выражал свою смелую националистическую позицию, которая подкрепляла его желание изучать физику. «Нет никаких причин, чтобы европейцы продолжали главенствовать во всем», — написал он в письме к своему другу, физику Айкицу Танакадатэ.

В 1896 году Нагаока

Koizumi, ‘The Emergence of Japan’s First Physicists’, 90–92, Eri Yagi, ‘On Nagaoka’s Saturnian Atom (1903)’, Japanese Studies in the History of Science (1964) и Hantaro Nagaoka, ‘Motion of Particles in an Ideal Atom Illustrating the Line and Band Spectra and the Phenomena of Radioactivity’, Journal of the Tokyo Mathematico-Physical Society 2 (1904).

домой и немедленно получил должность профессора в Токийском университете. Именно в Японии он совершил свой главный научный прорыв. 5 декабря 1903 года Нагаока представил вниманию Токийского математико-физического общества доклад, в котором описал «действительное устройство химического атома». На протяжении веков ученые ломали голову над природой материи. В XIX веке велись еще более оживленные споры о ее фундаментальной структуре. Нагаока наконец-то положил конец этим спор и дал рождение новой науке — атомной физике. Опираясь на сложные математические расчеты, он доказал, что атом должен состоять из группы отрицательно заряженных частиц, или электронов, которые вращаются вокруг массивной «положительно заряженной частицы». Нагаока сравнил это с моделью Сатурна: положительно заряженная частица в центре была подобна планете, а вращающиеся вокруг нее электроны — кольцам. Что особенно важно, Нагаока смог показать, что эта «сатурнианская система», как он ее назвал, физически стабильна.

Что вдохновило японского ученого на этот фундаментальный прорыв? С одной стороны, важную роль сыграли знания, которые он приобрел в Европе. В частности, он присутствовал на Первом всемирном физическом конгрессе в Париже в 1900 году, где познакомился с британским физиком Джозефом Джоном Томсоном, открывшим электрон благодаря эксперименту по изучению катодных лучей. С другой стороны, его мышление было во многом сформировано японской наукой. Незадолго до отъезда в Германию он присоединился к Комитету по расследованию землетрясений под руководством Танакадатэ. Полгода Нагаока путешествовал по Японии вместе с Танакадатэ, совершая дальние пешие переходы и карабкаясь по горам, чтобы измерить точное геомагнитное воздействие землетрясения. Нагаока даже был указан как соавтор заключительного отчета Танакадатэ. В конечном счете именно это исследование землетрясения 1891 года

‘Liste de membres du Congres international de physique’, 156, Koizumi, ‘The Emergence of Japan’s First Physicists’, 89 и Tanakadate and Nagaoka, ‘The Disturbance of Isomagnetics’.

на последующие размышления Нагаоки о физической природе атома.

В начале 1905 года Нагаока

Eri Yagi, ‘The Development of Nagaoka’s Saturnian Atomic Model, I — Dispersion of Light’, Japanese Studies in the History of Science 6 (1967): 25 и Eri Yagi, ‘The Development of Nagaoka’s Saturnian Atomic Model, II — Nagaoka’s Theory of the Structure of Matter’, Japanese Studies in the History of Science 11 (1972):76—78.

еще одну статью, в которой описал, что происходит при взаимодействии электромагнитной волны с ядром атома. Удивительно (или, напротив, неудивительно), что за сравнением он обратился к сейсмологии. Нагаока утверждал, что массивная положительно заряженная частица в центре атома подобна «горе или горному хребту». Согласно его гипотезе, при прохождении через центр атома электромагнитная волна рассеивается во многом так же, как сейсмическая волна при прохождении через гору во время землетрясения. В 1905–1906 годах Нагаока даже опубликовал две статьи, в которых уже прямо сравнил «дисперсию сейсмических волн» с «дисперсией света». Таким образом, объединив идеи из физики и химии и опираясь на опыт, приобретенный в Японии и Европе, на рубеже веков Хантаро Нагаока совершил одно из важнейших открытий в современной физике. Это в очередной раз наглядно демонстрирует нам синтетический характер научного прогресса как продукта соединения различных научных культур и различных научных дисциплин.

Сегодня открытие строения атома обычно приписывают британскому физику Эрнесту Резерфорду. Перед нами один из наиболее показательных примеров того, как неевропейские ученые были вычеркнуты из истории современной науки. Новаторская статья Резерфорда с описанием структуры атома была опубликована в 1911 году — через несколько лет после того, как Нагаока написал серию статей по той же теме. Более того, сам Резерфорд был прекрасно осведомлен о его исследованиях и не делал из этого секрета. Больше того, он даже встречался с японским коллегой, чтобы обсудить идеи. В сентябре 1910 года Резерфорд пригласил его в свою лабораторию в Манчестерском университете и рассказал об экспериментальной работе по подтверждению структуры атома. А в феврале 1911 года Нагаока получил от него письмо, где Резерфорд сообщил о предстоящей публикации своей статьи. «Вы обнаружите, что предполагаемое мною строение атома в чем-то похоже на то, что было предложено вами в вашей статье несколько лет назад», — написал Резерфорд и, как само собой разумеющееся,

Yagi, ‘On Nagaoka’s Saturnian Atom’, 29–47, Lawrence Badash, ‘Nagaoka to Rutherford, 22 February 1911’, Physics Today 20 (1967) и Ernest Rutherford, ‘The Scattering of α and β Particles by Matter and the Structure of the Atom’, Philosophical Magazine 21 (1911): 688.

в свою работу ссылку на оригинальную статью от 1904 года, которую написал и опубликовал Нагаока. Эта ссылка в статье Резерфорда вновь раскрывает перед нами скрытую историю современной науки. Эта история не британская и не японская, а общая.

Подробнее читайте:
Поскетт, Дж. Незападная история науки: Открытия, о которых мы не знали / Джеймс Поскетт ; Пер. с англ. [Ирины Евстигнеевой] — М. : Альпина Паблишер, 2024. — 474 с., ил.

Источник

Статьи по теме

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

одиннадцать + 12 =

Кнопка «Наверх»